热处理调质线D
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
金属材料及热处理/热处理/相图
热处理调质自动生产线操作(D)
常州精棱铸锻有限公司 人力资源部
1
2
3
热处理概述
一、金属材料的种类、型号和性能
1、力学性能（强度、硬度、冲击韧性及疲劳强度） 2、工艺性能（铸造性能、锻造性能、焊接性、切削加工性能）
二、金属的结构与结晶
体心立方、面心立方、密排六方 金属的同素异构转变 δ铁 г铁 α铁
9
钢中的基本组织
铁素体F 渗碳体Fe3C 珠光体P 奥氏体A 马氏体M 贝氏体B
10
马氏体 M(Martensite)
C在—Fe 中的过饱和固溶体。
铁素体F：
C在—Fe 中的固溶体
11
奥氏体A
C在—Fe 中的固溶体 最大溶解度
E S
2.11% 1148℃
0.77% 727 ℃
38
可控气氛原理简介：
①氧化—还原反应的控制：可控气氛成 分中含有CO、CO2、H2、H2O等，在一 定条件下与钢产生以下氧化－还原反应： CO2＋Fe FeO＋CO H2O＋Fe FeO＋H2
39
CO 2 CO
由以上反应可知，反应进行方向取决于 在反应温度下气氛中的CO2和CO、 H2O和H2的相对含量。CO2/CO和 H2O//H2在每一温度都有一个特定的比 值，当气氛中的CO，CO2和H2O、H2 的含量达到这个比值时，氧化（正方向） 和还原（逆方向）的反应速度相等，达 到动态平衡。这个比值称为平衡值。大 于平衡值时，钢被氧化，小于平衡值时， 钢被还原。例如：
目的：消除偏析；均匀成份、组织
再结晶退火
工艺参数：
T加热＞T再结晶
目的：消除加工硬化；提高塑性
退火
53
退火和正火
正火工艺
工艺参数：
亚共析钢：AC3+30 ～50 ℃ 共析钢及过共析钢：ACCM +30 ～50 ℃
正火后组织：S 应用：共析钢 过共析钢 目的：消除应力
索氏体
细化晶粒
均匀成份、组织 提高塑性
消除网状Fe3CⅡ
54
退火和正火
退火与正火比较
加热温度为什么过共析钢退火不能在Accm以上，但正火可以？
组织和性能 对切削加工的影响 热处理缺陷 经济问题
55
§2 钢的淬火（蘸火）
定义及目的
钢
加热
Ac3或Ac1以上A化
高、中、低温转变 P、B、M型转变 淬火钢的回火转变。 4个阶段
48
回火后的 组织
回火Ｍ Ｔ＜250℃ Tempered Martensite 回火Ｔ Ｔ（350℃，500℃） Tempered Troostite 回火Ｓ T（500℃，600℃） Tempered Sorbite 回火Ｐ T（600℃，A1） Tempered Pearlite
45
通过控制可控气氛的碳势，使之与被加 热钢的含碳量相当，即能使钢加热时不 发生脱碳或增碳，若气氛的碳势低于钢 的含碳量，钢将被脱碳，若是气氛的碳 势高于钢的含碳量，钢将被增碳。
46
钢的热处理操作
常州精棱铸锻有限公司 人力资源部
47
热处理过程中的三种转变
钢加热时的A转变（A化）； 过冷A的冷却转变；
光学显微照片 500 倍 电子显微照片 5000倍
23
下 贝 氏 体 形 态
光学显微照片 500倍 电子显微照片 12000倍
24
金属材料的组织结构
五种基本组织的关系
C
溶入
α-Fe
与 Fe 化 合
溶入
γ-Fe
F
混 合
Fe3C
混 合 混合
A
P
Ld
Ld’
钢在加热时的转变
平衡转变 非平衡转变
过热
过冷
40
CO 2 CO
当加热温度为950℃查表得：气氛中的 CO2/CO比值为0.4时，钢件既不氧化也 不还原。当CO2/CO ＞0.4时，钢件将被 氧化；当CO2/CO ＜0.4时，钢件将被还 原，在该温度下，还可查得H2O/H2平衡 值为0.7，故当H2O/H2 ＞0.7时，钢件被 氧化，当H2O/H2 ＜0.7时，钢件被还原。
三、铁碳合金 1、合金的组织：固溶体、金属化合物、机械混合物 2、铁碳合金相图 四、钢的热处理 钢在加热时的转变：奥氏体，钢的奥氏体化，奥氏体晶粒的长大，过热，过 烧。 钢在冷却时的转变：铁素体，渗碳体Fe3C，珠光体（索氏体、屈氏体），贝 氏体，马氏体 钢的退火、正火、淬火、回火、调质、表面热处理、化学热处理 五、热处理淬火介质及淬火方法 六、热处理自动调质线及自动正火线操作
固溶体是固态下C原子溶进了铁原子晶格或把Fe原子置换 出来。控制温度，就能控制C原子的溶进数量和位置，从而改 变金属材料的组织与性能。
6
置换固溶体
溶质原子取代溶剂原
子而占据晶格中某些 结点位置而形成的固 溶体称为置换固溶体。
7
间隙固溶体
溶质原子较小，如碳、
氢等，它们位于溶剂 晶格间隙形成的固溶 体称为间隙固溶体。
M B
工艺参数的选择
淬火加热温度
亚共析钢：AC3+30 ～50 ℃（完全淬火） 共析钢及过共析钢：AC1 +30 ～50 ℃（不完全淬火）
？
为什么亚共析钢不在两相区加热？ 为什么过共析钢必须在两相区加热？ 如果T淬火＞ Accm会有什么后果？
49
退火和正火
§1 钢的退火和正火
定义：
钢
加热
临界温度以上或以下
P S
退火 正火
目的：
① 调整硬度，便于切削加工
② 消除残余应力 ③ 提高塑性，消除加工硬化 ④ 均匀成分、组织
⑤ 细化晶粒
⑥ 消除网状或片状 Fe3CⅡ ⑦ 作为最终热处理
热处理设备
50
退火和正火
退火工艺
完全退火
工艺参数：
12
贝氏体B
F和Fe3C的机械混合物 (是在F基体上分布着Fe3C, Fe3C不再连续)
珠光体P
F和Fe3C的机械混合物
(F和Fe3C成层片状分布)
13
铁素体F
14
渗碳体Fe3C
15
奥氏体A
16
珠光体
索氏体
屈氏体
17
马氏体M
18
板条马氏体
19
片状马氏体
20
贝氏体B
22
上 贝 氏 体 形 态
Fe3C
28
亚共析钢的结晶过程
29
调质：
将钢锻件先淬火，然后进行高温回火的热处理方法 叫做调质处理，常用于中碳钢和合金结构钢。其目 的是获得良好的综合机械性能。
30
①淬火：将锻钢件加热到Ac3（亚共析钢），Ac1（过共析
钢）以上30～50℃，经过一段时间的保温（一般均热每 100mm50分钟，但不少于30分钟），然后再快速冷却到室 温。获得一种硬度很高，韧性很差呈针状的马氏体组织， 这种组织很不稳定，内应力很大，零件尺寸随时变化，是 不能直接使用的，如附图1。
41
实际使用的可控气氛同时含有这两种气 体，所以应综合考虑上述两组气体的平 衡值，在通常的淬火温度（700～950℃） 范围内，调节原料气与空气的混合比， 使控制气氛中CO2/CO的比值小于0.7～ 0.4， H2O/H2比值小于0.4～0.6，便可 保证钢件加热时不被氧化。
42
②脱碳－增碳反应的控制：钢件在可控 气氛中加热时，脱碳－增碳反应为： CO2＋（C） 2CO H2O＋（C） CO＋H2 2H2＋（C） CH4
4
.热处理要点
（1）热处理一般概念：
金属材料是由 许多杂乱无章的小晶体组成，小晶体的晶 胞有体心立方、面心立方。密排六方三种 晶格。控制温度的变化能使三种晶格互相 转变，这种转变称为同素异构转变并对金 属的性能有较大的影响。
5
(2)
钢铁材料主要是由铁（Fe）元素与碳 （C）元素组成的铁碳合金，在合金中Fe、C 原子以机械混合物（如砂子和米）、化合物 （即按严格比例化合成另一种性能的物质如 Fe3C ）、固溶体三种状态存在。
26
金属材料的组织结构
铁碳相图中的特性点及意义
温度℃
A—纯铁的熔点。 D—Fe3C的熔点。 E—C在γ-Fe中的最大溶 解度点。1148℃ 2.11%C 钢和铁的分界点。
1538 ℃
A
E 1148℃ S
727℃
L
C
D F
A
912℃
Ld
G
FP
Fe3C
K
P
4.3 6.69
Q 0.02 0.77 2.11
C%
A
L+
H
B J
L+A A
L
温N 度
A+
D C A+ Fe3C
Le A+ Fe3CⅡ+Le Le+ Fe3CⅠ
E
S
A+ Fe3CⅡ
L+ Fe3C
F
G
F A+F
P Q Fe
P+F
P P+ Fe3CⅡ
K
F+ Fe3C
Le’ P+ Fe3CⅡ+Le’ Le’+ Fe3CⅠ
F+ Fe3CⅢ
C%
43
反应方向取决于炉气中脱碳性气体 （CO2、H2O、H2）与增碳性气体 （CO2、CH4）的相对含量。为了使钢 在某一温度加热时既不脱碳又不增碳， 需要精确地控制炉气中各种气体的含 量，，使脱碳与增碳反应达到平衡，碳 原子在钢和炉气之间的交换呈动平衡状 态。
44
通常把一定温度下脱碳与增碳反应达到 平衡时，炉气成分所对应的碳钢的含碳 量（单相奥氏体的含碳量），称作该温 度下炉气的碳势。某一温度下炉气的碳 势取决于脱碳性气体与增碳性气体的相 对含量。脱碳性气体越多，炉气碳势越 低，增碳性气体越多，炉气碳势越高，
H
便于切削加工
使塑性达到最佳 为淬火、回火做准备
球状珠光体
Fe3C的 球化过程
52
退火和正火
退火工艺
去应力退火（低温退火）
工艺参数：
扩散退火
T加热＜AC1
目的：消除工件残余应力；软化处理
均匀化退火（扩散退火）
工艺参数：
去应力退火
T加热：AC3＋150 ～250 ℃ t保温：10～15 h
31
为了消除内应力，提高塑性和冲击韧性，稳定尺寸， 使锻钢件获得满意的综合机械性能，所以，淬火后
必须进行高温、中温、低温回火。 ②高温回火：将淬火后的钢锻件加热到500～680℃ 并保温一段时间（一般在均热后每100mm保温1.5小 时，但是不少于1小时），以适当的冷却速度冷却到 室温，大部分钢种采用缓冷，但有回火脆性的钢种 需要快冷。
AC3+30 ～50 ℃
退火后组织：P
应用：亚共析钢 目的：消除应力
AC3+30 ～50 ℃ AC3
细化晶粒 均匀成份、组织 提高塑性
500 ℃，空冷
等温退火
普通退火 870~880℃
温度t/℃
4h
150 ℃/ 720~740℃ h
3h 500℃ 空冷 空冷
炉冷
等温退火
40℃ /h
开炉门
8
(3) 控制金属材料的加热温度和冷却速度还能改变金属的
晶粒和碳（石墨）元素的形态、大小与分布，从而改变金 属的组织结构与性能。一般晶粒越细分布均匀、材料性能 好，反之性能差。一般材料中碳元素呈球状比片状强度高。
基于以上三种原因，工程上常用控制金属加热温度或冷却
速度的方法改变金属材料的组织和性能，以达到所需要的 使用目的。这就是金属热处理的原理和目的。
时间τ/h
优点: 退火时间短，组织均匀
中碳钢：珠光体+铁素体
51
退火和正火
退火工艺
球化退火
工艺参数： 退火后组织：球状P（粒状P） 应用：共析钢 过共析钢 目的：使网状或片状 Fe3CⅡ 球化
AC1 Ar1- 20 ℃ 500 ℃，空冷 AC1+20 ～30 ℃ AC1+20 ～30 ℃
32
调质热处理属于最终热处理。除小型锻件
可直接进行毛坯调质热处理外，大部分钢 锻件都在粗加工后进行调质热处理，附图 2是45钢典型调质热处理工艺图。
33
34
可控气氛热处理
工件在可控气氛中进行的各种热处理叫可控 气氛热处理
1 具有氧化和脱碳 作用的气体
2具有还原性 的气体
3具有强烈渗碳 作用的气体
气氛。裂化温度通常在900℃以上，如果淬火加热温度不 低于裂化温度，则可不经过裂化炉，将有机液体直接滴入 炉内使用。 在温度下，甲醇按下式分解： CH3OH → CO（一氧化碳）＋2H2（氢）
37
得到的气氛由约2/3的H2和1/3的CO组成，并含有少量的
CO2（二氧化碳），H2O（水蒸气）和CH4（甲烷），反 应所产生的活性碳原子［C］具有渗碳作用。 根据平衡反应式：CO2＋H2 H2O＋CO，生产中通常 是通过控制强脱碳性气体CO2或H2O（水蒸气）的含量来 控制可控气氛的碳势。
4 中性 气体
35
可控气氛保护加热：
将含碳氢化合物的原料气。如天然气、丙烷等。按一定比
例和空气混合后，送入加热炉中进行不完全燃烧，所得到 的气体，可保护工件不被氧化和脱碳。常用的可控气氛有 放热式和吸热式两种，除此之外，还有滴注式保护气氛等。
36
可控气氛保护加热：
滴注式气氛是用甲醇等有机液体，经裂化炉裂化后形成的
热处理调质自动生产线操作(D)
常州精棱铸锻有限公司 人力资源部
1
2
3
热处理概述
一、金属材料的种类、型号和性能
1、力学性能（强度、硬度、冲击韧性及疲劳强度） 2、工艺性能（铸造性能、锻造性能、焊接性、切削加工性能）
二、金属的结构与结晶
体心立方、面心立方、密排六方 金属的同素异构转变 δ铁 г铁 α铁
9
钢中的基本组织
铁素体F 渗碳体Fe3C 珠光体P 奥氏体A 马氏体M 贝氏体B
10
马氏体 M(Martensite)
C在—Fe 中的过饱和固溶体。
铁素体F：
C在—Fe 中的固溶体
11
奥氏体A
C在—Fe 中的固溶体 最大溶解度
E S
2.11% 1148℃
0.77% 727 ℃
38
可控气氛原理简介：
①氧化—还原反应的控制：可控气氛成 分中含有CO、CO2、H2、H2O等，在一 定条件下与钢产生以下氧化－还原反应： CO2＋Fe FeO＋CO H2O＋Fe FeO＋H2
39
CO 2 CO
由以上反应可知，反应进行方向取决于 在反应温度下气氛中的CO2和CO、 H2O和H2的相对含量。CO2/CO和 H2O//H2在每一温度都有一个特定的比 值，当气氛中的CO，CO2和H2O、H2 的含量达到这个比值时，氧化（正方向） 和还原（逆方向）的反应速度相等，达 到动态平衡。这个比值称为平衡值。大 于平衡值时，钢被氧化，小于平衡值时， 钢被还原。例如：
目的：消除偏析；均匀成份、组织
再结晶退火
工艺参数：
T加热＞T再结晶
目的：消除加工硬化；提高塑性
退火
53
退火和正火
正火工艺
工艺参数：
亚共析钢：AC3+30 ～50 ℃ 共析钢及过共析钢：ACCM +30 ～50 ℃
正火后组织：S 应用：共析钢 过共析钢 目的：消除应力
索氏体
细化晶粒
均匀成份、组织 提高塑性
消除网状Fe3CⅡ
54
退火和正火
退火与正火比较
加热温度为什么过共析钢退火不能在Accm以上，但正火可以？
组织和性能 对切削加工的影响 热处理缺陷 经济问题
55
§2 钢的淬火（蘸火）
定义及目的
钢
加热
Ac3或Ac1以上A化
高、中、低温转变 P、B、M型转变 淬火钢的回火转变。 4个阶段
48
回火后的 组织
回火Ｍ Ｔ＜250℃ Tempered Martensite 回火Ｔ Ｔ（350℃，500℃） Tempered Troostite 回火Ｓ T（500℃，600℃） Tempered Sorbite 回火Ｐ T（600℃，A1） Tempered Pearlite
45
通过控制可控气氛的碳势，使之与被加 热钢的含碳量相当，即能使钢加热时不 发生脱碳或增碳，若气氛的碳势低于钢 的含碳量，钢将被脱碳，若是气氛的碳 势高于钢的含碳量，钢将被增碳。
46
钢的热处理操作
常州精棱铸锻有限公司 人力资源部
47
热处理过程中的三种转变
钢加热时的A转变（A化）； 过冷A的冷却转变；
光学显微照片 500 倍 电子显微照片 5000倍
23
下 贝 氏 体 形 态
光学显微照片 500倍 电子显微照片 12000倍
24
金属材料的组织结构
五种基本组织的关系
C
溶入
α-Fe
与 Fe 化 合
溶入
γ-Fe
F
混 合
Fe3C
混 合 混合
A
P
Ld
Ld’
钢在加热时的转变
平衡转变 非平衡转变
过热
过冷
40
CO 2 CO
当加热温度为950℃查表得：气氛中的 CO2/CO比值为0.4时，钢件既不氧化也 不还原。当CO2/CO ＞0.4时，钢件将被 氧化；当CO2/CO ＜0.4时，钢件将被还 原，在该温度下，还可查得H2O/H2平衡 值为0.7，故当H2O/H2 ＞0.7时，钢件被 氧化，当H2O/H2 ＜0.7时，钢件被还原。
三、铁碳合金 1、合金的组织：固溶体、金属化合物、机械混合物 2、铁碳合金相图 四、钢的热处理 钢在加热时的转变：奥氏体，钢的奥氏体化，奥氏体晶粒的长大，过热，过 烧。 钢在冷却时的转变：铁素体，渗碳体Fe3C，珠光体（索氏体、屈氏体），贝 氏体，马氏体 钢的退火、正火、淬火、回火、调质、表面热处理、化学热处理 五、热处理淬火介质及淬火方法 六、热处理自动调质线及自动正火线操作
固溶体是固态下C原子溶进了铁原子晶格或把Fe原子置换 出来。控制温度，就能控制C原子的溶进数量和位置，从而改 变金属材料的组织与性能。
6
置换固溶体
溶质原子取代溶剂原
子而占据晶格中某些 结点位置而形成的固 溶体称为置换固溶体。
7
间隙固溶体
溶质原子较小，如碳、
氢等，它们位于溶剂 晶格间隙形成的固溶 体称为间隙固溶体。
M B
工艺参数的选择
淬火加热温度
亚共析钢：AC3+30 ～50 ℃（完全淬火） 共析钢及过共析钢：AC1 +30 ～50 ℃（不完全淬火）
？
为什么亚共析钢不在两相区加热？ 为什么过共析钢必须在两相区加热？ 如果T淬火＞ Accm会有什么后果？
49
退火和正火
§1 钢的退火和正火
定义：
钢
加热
临界温度以上或以下
P S
退火 正火
目的：
① 调整硬度，便于切削加工
② 消除残余应力 ③ 提高塑性，消除加工硬化 ④ 均匀成分、组织
⑤ 细化晶粒
⑥ 消除网状或片状 Fe3CⅡ ⑦ 作为最终热处理
热处理设备
50
退火和正火
退火工艺
完全退火
工艺参数：
12
贝氏体B
F和Fe3C的机械混合物 (是在F基体上分布着Fe3C, Fe3C不再连续)
珠光体P
F和Fe3C的机械混合物
(F和Fe3C成层片状分布)
13
铁素体F
14
渗碳体Fe3C
15
奥氏体A
16
珠光体
索氏体
屈氏体
17
马氏体M
18
板条马氏体
19
片状马氏体
20
贝氏体B
22
上 贝 氏 体 形 态
Fe3C
28
亚共析钢的结晶过程
29
调质：
将钢锻件先淬火，然后进行高温回火的热处理方法 叫做调质处理，常用于中碳钢和合金结构钢。其目 的是获得良好的综合机械性能。
30
①淬火：将锻钢件加热到Ac3（亚共析钢），Ac1（过共析
钢）以上30～50℃，经过一段时间的保温（一般均热每 100mm50分钟，但不少于30分钟），然后再快速冷却到室 温。获得一种硬度很高，韧性很差呈针状的马氏体组织， 这种组织很不稳定，内应力很大，零件尺寸随时变化，是 不能直接使用的，如附图1。
41
实际使用的可控气氛同时含有这两种气 体，所以应综合考虑上述两组气体的平 衡值，在通常的淬火温度（700～950℃） 范围内，调节原料气与空气的混合比， 使控制气氛中CO2/CO的比值小于0.7～ 0.4， H2O/H2比值小于0.4～0.6，便可 保证钢件加热时不被氧化。
42
②脱碳－增碳反应的控制：钢件在可控 气氛中加热时，脱碳－增碳反应为： CO2＋（C） 2CO H2O＋（C） CO＋H2 2H2＋（C） CH4
4
.热处理要点
（1）热处理一般概念：
金属材料是由 许多杂乱无章的小晶体组成，小晶体的晶 胞有体心立方、面心立方。密排六方三种 晶格。控制温度的变化能使三种晶格互相 转变，这种转变称为同素异构转变并对金 属的性能有较大的影响。
5
(2)
钢铁材料主要是由铁（Fe）元素与碳 （C）元素组成的铁碳合金，在合金中Fe、C 原子以机械混合物（如砂子和米）、化合物 （即按严格比例化合成另一种性能的物质如 Fe3C ）、固溶体三种状态存在。
26
金属材料的组织结构
铁碳相图中的特性点及意义
温度℃
A—纯铁的熔点。 D—Fe3C的熔点。 E—C在γ-Fe中的最大溶 解度点。1148℃ 2.11%C 钢和铁的分界点。
1538 ℃
A
E 1148℃ S
727℃
L
C
D F
A
912℃
Ld
G
FP
Fe3C
K
P
4.3 6.69
Q 0.02 0.77 2.11
C%
A
L+
H
B J
L+A A
L
温N 度
A+
D C A+ Fe3C
Le A+ Fe3CⅡ+Le Le+ Fe3CⅠ
E
S
A+ Fe3CⅡ
L+ Fe3C
F
G
F A+F
P Q Fe
P+F
P P+ Fe3CⅡ
K
F+ Fe3C
Le’ P+ Fe3CⅡ+Le’ Le’+ Fe3CⅠ
F+ Fe3CⅢ
C%
43
反应方向取决于炉气中脱碳性气体 （CO2、H2O、H2）与增碳性气体 （CO2、CH4）的相对含量。为了使钢 在某一温度加热时既不脱碳又不增碳， 需要精确地控制炉气中各种气体的含 量，，使脱碳与增碳反应达到平衡，碳 原子在钢和炉气之间的交换呈动平衡状 态。
44
通常把一定温度下脱碳与增碳反应达到 平衡时，炉气成分所对应的碳钢的含碳 量（单相奥氏体的含碳量），称作该温 度下炉气的碳势。某一温度下炉气的碳 势取决于脱碳性气体与增碳性气体的相 对含量。脱碳性气体越多，炉气碳势越 低，增碳性气体越多，炉气碳势越高，
H
便于切削加工
使塑性达到最佳 为淬火、回火做准备
球状珠光体
Fe3C的 球化过程
52
退火和正火
退火工艺
去应力退火（低温退火）
工艺参数：
扩散退火
T加热＜AC1
目的：消除工件残余应力；软化处理
均匀化退火（扩散退火）
工艺参数：
去应力退火
T加热：AC3＋150 ～250 ℃ t保温：10～15 h
31
为了消除内应力，提高塑性和冲击韧性，稳定尺寸， 使锻钢件获得满意的综合机械性能，所以，淬火后
必须进行高温、中温、低温回火。 ②高温回火：将淬火后的钢锻件加热到500～680℃ 并保温一段时间（一般在均热后每100mm保温1.5小 时，但是不少于1小时），以适当的冷却速度冷却到 室温，大部分钢种采用缓冷，但有回火脆性的钢种 需要快冷。
AC3+30 ～50 ℃
退火后组织：P
应用：亚共析钢 目的：消除应力
AC3+30 ～50 ℃ AC3
细化晶粒 均匀成份、组织 提高塑性
500 ℃，空冷
等温退火
普通退火 870~880℃
温度t/℃
4h
150 ℃/ 720~740℃ h
3h 500℃ 空冷 空冷
炉冷
等温退火
40℃ /h
开炉门
8
(3) 控制金属材料的加热温度和冷却速度还能改变金属的
晶粒和碳（石墨）元素的形态、大小与分布，从而改变金 属的组织结构与性能。一般晶粒越细分布均匀、材料性能 好，反之性能差。一般材料中碳元素呈球状比片状强度高。
基于以上三种原因，工程上常用控制金属加热温度或冷却
速度的方法改变金属材料的组织和性能，以达到所需要的 使用目的。这就是金属热处理的原理和目的。
时间τ/h
优点: 退火时间短，组织均匀
中碳钢：珠光体+铁素体
51
退火和正火
退火工艺
球化退火
工艺参数： 退火后组织：球状P（粒状P） 应用：共析钢 过共析钢 目的：使网状或片状 Fe3CⅡ 球化
AC1 Ar1- 20 ℃ 500 ℃，空冷 AC1+20 ～30 ℃ AC1+20 ～30 ℃
32
调质热处理属于最终热处理。除小型锻件
可直接进行毛坯调质热处理外，大部分钢 锻件都在粗加工后进行调质热处理，附图 2是45钢典型调质热处理工艺图。
33
34
可控气氛热处理
工件在可控气氛中进行的各种热处理叫可控 气氛热处理
1 具有氧化和脱碳 作用的气体
2具有还原性 的气体
3具有强烈渗碳 作用的气体
气氛。裂化温度通常在900℃以上，如果淬火加热温度不 低于裂化温度，则可不经过裂化炉，将有机液体直接滴入 炉内使用。 在温度下，甲醇按下式分解： CH3OH → CO（一氧化碳）＋2H2（氢）
37
得到的气氛由约2/3的H2和1/3的CO组成，并含有少量的
CO2（二氧化碳），H2O（水蒸气）和CH4（甲烷），反 应所产生的活性碳原子［C］具有渗碳作用。 根据平衡反应式：CO2＋H2 H2O＋CO，生产中通常 是通过控制强脱碳性气体CO2或H2O（水蒸气）的含量来 控制可控气氛的碳势。
4 中性 气体
35
可控气氛保护加热：
将含碳氢化合物的原料气。如天然气、丙烷等。按一定比
例和空气混合后，送入加热炉中进行不完全燃烧，所得到 的气体，可保护工件不被氧化和脱碳。常用的可控气氛有 放热式和吸热式两种，除此之外，还有滴注式保护气氛等。
36
可控气氛保护加热：
滴注式气氛是用甲醇等有机液体，经裂化炉裂化后形成的